JP4645388B2

JP4645388B2 - 遠心機

Info

Publication number: JP4645388B2
Application number: JP2005278204A
Authority: JP
Inventors: 浩早坂; 隆寛清水; 雄貴清水
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2025-09-26
Also published as: US20070072759A1; US7815560B2; JP2007083208A

Description

本発明は、遠心機に関し、特にドアが閉状態から全開状態までの間で一旦停止可能な遠心機に関する。

遠心力を利用して試料の分離を行う遠心機は、ドアの開き角度は決まっており、大きく開くように設計するか、小さく開くように設計するかを選択しなければならなかった。ドアの開き角度を大きくした場合、ドアを閉めるときに手が届き難く、操作性が悪かった。一方、ドアの開き角度を小さくした場合、ロータ交換時や清掃など保守時に不便であった。

上記の問題を解決するために、従来の遠心機として、ドアが開閉するときに一定の抗力トルクモーメントを発生するヒンジ部と、ドアを開く方向に付勢するガススプリングとを有し、ヒンジ部の抗力トルクモーメントと、ガススプリングの付勢力とのバランスにより、ドアを所望の位置で停止させているものがあった（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３４７２４号公報

しかし、特許文献１の遠心機では、ヒンジ部の抗力トルクモーメントと、ガススプリングの付勢力とのバランスは、ガススプリングの経年変化や寿命と共に変化することや、必ずしも同じ位置で停止するわけではないので、操作性が悪かった。

そこで、本発明は、ドアの開閉の操作性を向上させた遠心機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、外枠及び底部を構成し、上部に開口を有するフレームと、該フレーム内に配置され、ロータ室を画成するボウルと、該ボウル内に配置されたロータと、該フレーム内に配置され該ロータに伝達する駆動力を発生するモータと、該フレーム上端の支持部を支点として回動し、該開口部を開閉する蓋とを備えた遠心機において、一端が該蓋に回動可能に支持され、他端が該フレームに回動可能に支持された第１スプリング部材と、一端が該蓋に回動可能に支持され、他端が該フレームの所定領域内で移動可能に支持された第２スプリング部材と、該蓋の支持部と該第１スプリング部材の一端との距離は、該蓋の支持部と該第２スプリング部材の一端との距離とは異なる遠心機を提供している。

ここで、該第２スプリング部材の他端を着座位置と非着座位置との間で移動可能に規制する規制部を備え、該蓋は、閉状態、半開状態及び全開状態を含む所定の角度範囲内で回動可能であり、該蓋が該閉状態から該半開状態までの状態にあるときには、該第２スプリング部材の他端は該着座位置に位置し、該蓋が該半開状態から該全開状態までの状態にあるときには、該第２スプリング部材の他端は、該非着座位置に位置することが好ましい。

更に、該第１スプリング部材及び該第２スプリング部材は、略同一のサイズであり、略同一の荷重−ストローク特性を有することが好ましい。

また、該規制部は、凹部状をなすことが好ましい。
また、本発明は、外枠及び底部を構成し、上部に開口を有するフレームと、該フレーム内に配置され、ロータ室を画成するボウルと、該ボウル内に配置されたロータと、該フレーム内に配置され該ロータに伝達する駆動力を発生するモータと、該フレーム上端の支持部を支点として回動し、該開口部を開閉する蓋とを備えた遠心機において、一端が該蓋に回動可能に支持され、他端が該フレームに回動可能に支持された第１スプリング部材と、一端が該蓋に回動可能に支持され、他端が該フレームの所定領域内で移動可能に支持された第２スプリング部材とを備える遠心機を提供している。
また、本発明は、外枠及び底部を構成し、上部に開口を有するフレームと、該フレーム内に配置され、ロータ室を画成するボウルと、該ボウル内に配置されたロータと、該フレーム内に配置され該ロータに伝達する駆動力を発生するモータと、該フレーム上端の支持部を支点として回動し、該開口部を開閉する蓋と、該フレームに設けられた規制部と、を備えた遠心機において、一端が該蓋に回動可能に支持され、他端が該フレームに回動可能に支持された第１スプリング部材と、一端が該蓋に回動可能に支持され、他端が該フレームの所定領域内で移動可能に支持された第２スプリング部材と、該蓋の支持部と該第１スプリング部材の一端との距離は、該蓋の支持部と該第２スプリング部材の一端との距離と異なるように配置され、該第２スプリング部材の他端は、該規制部によって、所定領域内で移動可能なように移動規制され、該蓋が閉じようとする蓋閉モーメントと、該第１スプリング部材が蓋を開こうとする第１蓋開モーメントと、該第２スプリング部材が蓋を開こうとする第２蓋開モーメントと、第１蓋開モーメントと第２蓋開モーメントとの合計蓋開モーメントとを所望の関係にする遠心機を提供している。

請求項１に記載の遠心機によれば、蓋が閉じようとする蓋閉モーメントと、第１スプリング部材が蓋を開こうとする第１蓋開モーメントと、第２スプリング部材が蓋を開こうとする第２蓋開モーメントと、第１蓋開モーメントと第２蓋開モーメントとの合計蓋開モーメントとを所望の関係にすることができ、蓋の閉状態から全開状態までの間で一旦停止させることができる。

請求項２に記載の遠心機によれば、蓋は、閉状態、半開状態及び全開状態を含む所定の角度範囲内で回動可能であり、蓋が閉状態から半開状態までの状態にあるときには、第２スプリング部材の他端は着座位置に位置し、蓋が半開状態から全開状態までの状態にあるときには、第２スプリング部材の他端は、非着座位置に位置する。かかる構成によれば、蓋を半開状態にて確実に一旦停止させることができる。よって、分離する試料の出し入れをするため等、蓋を全開する必要がない場合は、蓋を半開状態にしておき、閉めるときに蓋に手を届きやすくすることができ、蓋の操作性を向上させることができる。また、ロータの交換時や清掃などの保守時には、全開状態にすることができる。更に、蓋を半開状態もしくは全開状態に選択することができるので、蓋の操作性を向上させることができる。

請求項３に記載の遠心機によれば、第１スプリング部材及び第２スプリング部材は、略同一のサイズであり、略同一の荷重−ストローク特性を有する。すなわち、共通仕様のスプリング部材が使用できるので、部品の種類を減少させることができ、コストを低減することができる。

請求項４に記載の遠心機によれば、規制部は、凹部状をなすので、蓋が閉状態から半開状態までの状態にあるときに第２スプリング部材の他端を確実に着座位置に維持することができる。

本発明の実施の形態による遠心機について図１乃至図８に基づき説明する。以下の説明において、図１乃至図７（ｂ）に図示される方向を前後方向とする。

図１及び図２に示されるように、遠心機１は、フレーム２とドア３とを備えている。フレーム２は、遠心機１の外枠を構成し、上端開口を有する箱型形状をなす。フレーム２は、上フレーム２Ａと底部をなすベース２Ｂとを有する。図２に示されるように、ベース２Ｂには、後述のベルト１７Ａを点検又は交換するための３つの開口部２ｃが形成されているが、通常はベースカバー２Ｄによりカバーされている。上フレーム２Ａの前面には、操作ボタンや表示部等を備えた操作パネル２Ｅが設けられている。また、図６（ａ）に示すように、上フレーム２Ａの前面上部の左右両端には、後述の突起部３Ａを挿入するための突起挿入孔２ｆが形成されている。更に、上フレーム２Ａ内の突起挿入孔２ｆの下方には、それぞれ図示せぬプランジャーを有する図示せぬ電磁ソレノイドが設けられている。

ドア３は、上フレーム２Ａの上端かつ後側において、ヒンジ部４により回動軸Ａ（図６（ａ））の回りに回動可能に設けられ、フレーム２の上端開口を開閉する。ドア３の内部は、後述のロータ１８の回転中の安全のため鉄板で構成されている。図６（ａ）に示すように、ドア３の前端の突起挿入孔２ｆに対向する部分には、それぞれ突起部３Ａが設けられる。突起部３Ａには、上述のプランジャーを貫通するためのプランジャー貫通孔３ｂが形成されている。ドア３が図２の状態（閉状態）にあるとき、図示せぬプランジャーは、プランジャー貫通孔３ｂに貫通して、ドア３をフレーム２に対してロックしている。操作パネル２Ｅに設けられたドア開スイッチを押すと、図示せぬ電磁ソレノイドにより図示せぬプランジャーは、プランジャー貫通孔３ｂから抜け、ロックが解除される。

図２に示すようにベース２Ｂの前方から見て右側の後部には、第１ブラケット５が設けられている。図３に示すように、第１ブラケット５は、ベース２Ｂに固定された基部５Ａと、略直方体状をなすスプリング固定部５Ｂとにより構成されている。スプリング固定部５Ｂの上端部には、凹部が形成され、凹部を構成する壁部には、図示せぬ貫通穴が形成されている。図示せぬ貫通穴には、プラグ６が貫通されて、プラグ６は溶接にて固定される。プラグ６は、フランジ部６Ａとシャフト部６Ｂとを有している。シャフト部６Ｂは、フランジ部６Ａ側に近づくにつれて外径が細くなるテーパー状をなしている。

また、上フレーム２Ａの前方から見て左側の側壁の後端寄りには、図４及び図５（ｂ）に示す第２ブラケット７が設けられている。第２ブラケット７は、三個のブラケット固定部７Ａと、凹部画成部７Ｂとから構成される。三個のブラケット固定部７Ａが図示せぬボルトにより上フレーム２Ａの側壁に固定されることにより、第２ブラケット７は、上フレーム２Ａに固定される。凹部画成部７Ｂは、上フレーム２Ａの側壁と共に略立方体状の凹部を画成し、規制部として機能する。

図５（ｂ）に示すようにフレーム２内には、スプリング部材となる第１ガススプリング８及び第２ガススプリング９が設けられている。本実施の形態では、第１ガススプリング８及び第２ガススプリング９として、共通仕様のスプリングを使用している。つまり、第１ガススプリング８及び第２ガススプリング９は、略同一のサイズであり、略同一の荷重−ストローク特性を有している。第１ガススプリング８は、フレーム２内の前方から見て右側後方に配置されている。第１ガススプリング８の上端は、ドア３に回動可能に支持され、ピン１９により抜け止めされている。これにより、第１ガススプリング８の下端部の横方向の動きがある程度規制されるので、プラグ６のシャフト部６ｂの長さを、第１ガススプリング８の下端部の横方向(プラグ６の中心軸Ｂ方向)の動き量より長くすることで、抜け止め用のピンが不用になる。これにより組立性が向上する。

図３に示すように第１ガススプリング８の下端は、第１ブラケット５の凹部内に配置されている。尚、図３において、説明の都合上、凹部内の第１ガススプリング８の下端を透けて見えるように図示している。第１ガススプリング８の下端には、プラグ挿入穴８ａが形成され、プラグ６が挿入されている。よって、第１ガススプリング８の下端は、第１ブラケット５に回動可能に支持される。また、ドア３が閉状態にある時、第１ガススプリング８は、ドア３を開く方向に付勢している。また、上述のようにプラグ６のシャフト部６Ｂはフランジ部６Ａ側に近づくにつれて外形が細くなるテーパー状をなしている。これにより、第１ガススプリング８に荷重が加わるとプラグ挿入穴８ａはシャフト部６Ｂのテーパーに沿ってフランジ部６Ａ側にスライドするようになり、第１ガススプリング８の下端はプラグ６から抜け難くなる。

第２ガススプリング９は、フレーム２内の前方から見て左側後方に配置されている。図５（ｂ）に示すように、第２ガススプリング９の上端は、第１ガススプリング８の上端がドア３に支持された位置よりも前方の位置においてドア３に回動可能に支持されている。第２ガススプリング９の下端は、図４に示すように第２ブラケット７内に配置されている。尚、図４において、説明の都合上、第２ブラケット７内の第２ガススプリング９の下端を透けて見えるように図示している。また、ドア３が閉状態にある時、第２ガススプリング９は、ドア３を開く方向に付勢している。

また、フレーム２内には、ドア３と共にロータ室１０を画成するボウル１１が配置されている。ボウル１１は、有底円筒形状をなし、その底部には、シャフトユニット挿通穴１１ａが形成されている。ボウル１１は、二個のボウル支持部材１２（図２）を介してベース２Ｂに固定支持されている。ベース２Ｂ上には、三個のダンパ１３が三角形をなすように配置されている。ボウル１１の下側であって、三個のダンパ１３上には、下面が開口する略箱状をなすモータベース１４が固定されている。モータベース１４のボウル１１に対向する部分には、シャフト貫通穴１４ａ（図１）が形成されている。また、モータベース１４のボウル１１に対向しない部分には、出力軸貫通穴１４ｂが形成されている。

モータベース１４上のボウル１１に対向しない部分には、モータ１５が固定されている。モータ１５は、その駆動力を出力するための出力軸１５Ａを有している。出力軸１５Ａは、出力軸貫通穴１４ｂを貫通してベース２Ｂに向かって延びている。

モータベース１４上のボウル１１に対向する部分には、シャフトユニット１６が配置されている。シャフトユニット１６は、シャフトユニット挿通穴１１ａに挿通され、シャフトユニット１６の上部は、ロータ室１２内に位置している。シャフトユニット１６は、二つのベアリング１６Ａと、ベアリング１６Ａに回転可能に支承され鉛直方向に延びるシャフト１６Ｂとを有している。シャフト１６Ｂの一端側は、ロータ室１０内に位置し、他端側は、シャフト貫通穴１４ａを貫通し、モータベース１４の下側に位置している。

モータベース１４の下側には、駆動力伝達機構１７が配置されている。駆動力伝達機構１７は、ベルト１７Ａ、第１プーリ１７Ｂ及び第２プーリ１７Ｃを備えている。第１プーリ１７Ｂは、出力軸１５Ａの下端に同軸固定され、第２プーリ１７Ｃは、シャフト１６Ｂの下端に同軸固定されている。ベルト１７Ａは、第１プーリ１７Ｂ及び第２プーリ１７Ｃに装着され、駆動力伝達機構１７により、モータ１５の駆動力は、シャフト１６Ｂに伝達される。シャフト１６Ｂの上端には、試料から被分離試料を分離するためのロータ１８が接続され、シャフト１６Ｂと共に回転可能である。

次に、遠心機１の動作について説明する。図示せぬスタートスイッチを押すことによって、モータ１５の駆動が開始される。モータ１５の駆動により出力軸１５Ａが回転し、この回転はベルト１７Ａを介してシャフト１６Ｂに伝達される。シャフト１６Ｂの回転と共にロータ１８も回転し、ロータ１８内の試料から被分離試料が分離する。このとき、ロータ１８の回転によりシャフトユニット１７、モータベース１４及びモータ１５は振動するが、ダンパ１３により振動は低減される。

次に、ドア３の開閉機構について説明する。ドア３は、図５（ａ）に示す閉状態、図６（ａ）に示す半開状態、図７（ａ）に示す全開状態を含む所定の角度範囲内（本実施の形態では０°〜約８０°）を回動可能に構成されている。ドア３を開くための力は、ドア３の重心位置とドア３の回動の支点であるヒンジ部４との距離と、ドア３の重量とで決まるモーメントで表すことができる。ドア３が閉状態にあるときはドア３の重心位置とヒンジ部４との距離が遠く、ドア３が閉じようとするモーメント（以下、ドア閉モーメントとする。）は大きく、ドア３が開くにつれてドア３の重心位置とヒンジ部４との前後方向における距離は近くなるので、ドア閉モーメントは小さくなる。ドア閉モーメントよりも大きなドア３を開くためのモーメントを第１、第２ガススプリング８、９によりドア３に加えれば、ドア３を開くことができる。

本実施の形態におけるドア閉モーメントと、第１ガススプリング８によるドア３を開くためのモーメント（以下、第１ドア開モーメントとする。）と、第２ガススプリング９によるドア３を開くためのモーメント（以下、第２ドア開モーメントとする。）と、第１ドア開モーメントと第２ドア開モーメントの合計のモーメント（以下、合計ドア開モーメントとする。）との関係を図８に示している。横軸にドア開角度、縦軸に開閉モーメントを示している。ドア開角度が０°のとき、第２ドア開モーメントが、第１ドア開モーメントよりも大きいが、これは第２ガススプリング９の上端のドア３に支持された位置が、第１ガススプリングの上端のドア３に支持された位置よりも、ヒンジ部４から遠いためである。

ドア開角度が０°（ドア３が閉状態）のとき、合計ドア開モーメントは、ドア閉モーメントよりも大きいが、図示せぬプランジャーがプランジャー貫通孔３ｂに貫通しているためドア３は開かない。また、図５（ｂ）に示すように、ドア３が閉状態のとき第２ガススプリング９の下端は、第２ブラケット７の底壁及び側壁に接した状態（着座位置）である。図示せぬドア開スイッチを押すことにより、図示せぬプランジャーがプランジャー貫通孔３ｂから抜けるので、ドア３のロックは解除される。これにより、合計ドア開モーメントが、ドア閉モーメントよりも大きいので、ドア３は開く。

ドア開角度が大きくなるにつれて、ドア３の重心位置とヒンジ部４との前後方向における距離は近くなるので、ドア閉モーメントは減少する。これと共に、ヒンジ部４と第１、第２ガススプリング８、９との距離の減少と、第１、第２ガススプリング８、９の伸びによるそれらのスプリング力の減少とにより、第１、第２ドア開モーメントも減少する。そして、ドア開角度が約５５°のときに、第２ガススプリング９は、伸びきった状態となり（図６（ｂ））、第２ドア開モーメントは０となる。このとき、合計ドア開モーメントと、ドア閉モーメントとはほぼ等しくなるので、ドア開角度が約５５°のときに、ドア３は一旦停止（半開状態（図６（ａ）））する。

ドア３の半開状態から、操作者の力と第１ドア開モーメントとにより、ドア３は、ドア開角度が約８０°（全開状態（図７（ａ）））まで開く。ドア３の全開状態において、第１ガススプリング８は伸びきった状態となる。また、ドア３の半開状態から全開状態までは、第２ガススプリング９は伸びきった状態であり、その下端は自由端であるため、図７（ｂ）に示すようにドア３と一緒に持ち上がった状態（非着座位置）となる。このように、第２ガススプリング９の下端は、第２ブラケット７内において、着座位置と非着座位置との間を移動可能に配置されている。

上述のような構成にすることにより、ドア閉モーメント、第１ドア開モーメント、第２ドア開モーメント及び合計蓋開モーメントを図８に示すような所望の関係にすることができ、ドア３を半開状態にて確実に一旦停止させることができる。よって、分離する試料の出し入れをするため等、ドア３を全開する必要がない場合は、ドア３を半開状態にしておき、閉めるときにドア３に手を届きやすくすることができ、ドア３の操作性を向上させることができる。また、ロータ１８の交換時や清掃などの保守時には、全開状態にすることができる。更に、ドア３を半開状態もしくは全開状態に選択することができるので、ドア３の操作性を向上させることができる。

また、第２ブラケット７と上フレーム２Ａの側壁とにより、略立方体状の凹部を画成し、凹部に第２ガススプリング９の下端が配置される。よって、ドア３が閉状態から半開状態までの状態にあるときに第２ガススプリング９の下端を確実に着座位置に維持することができる。また、第１ガススプリング８及び第２ガススプリング９は、略同一のサイズであり、略同一の荷重−ストローク特性を有するので、部品の種類を減少させることができ、コストを低減することができる。

尚、本発明の遠心機は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態ではドア３の開閉にガススプリングを用いたが、他のスプリングとダンパとを用い、上記と同様のドア開閉機構を実現しても良い。また、本実施の形態では、第１ドア開モーメント及び第２ドア開モーメントのみにより、操作者の力なしで半開状態までドア３を開けたが、ガススプリングの強さを選択することにより、ドア３のロックを解除したときにドア３が少しだけ開き、操作者の力、第１ドア開モーメント及び第２ドア開モーメントにより半開状態まで開くようにしても良い。

本発明の実施の形態における遠心機の全体構造を示す概略図。本発明の実施の形態による遠心機の分解斜視図。本発明の実施の形態による第１ブラケットの斜視図。本発明の実施の形態による第２ブラケットの斜視図。本発明の実施の形態による遠心機のドアの閉状態を示す斜視図。本発明の実施の形態による遠心機のドアの閉状態における第１ガススプリング及び第２ガススプリングの状態を示す図。本発明の実施の形態による遠心機のドアの半開状態を示す斜視図。本発明の実施の形態による遠心機のドアの半開状態における第１ガススプリング及び第２ガススプリングの状態を示す図。本発明の実施の形態による遠心機のドアの全開状態を示す斜視図。本発明の実施の形態による遠心機のドアの全開状態における第１ガススプリング及び第２ガススプリングの状態を示す図。本発明の実施の形態によるドア閉モーメントと、第１ドア開モーメントと、第２ドア開モーメントと、合計ドア開モーメントとの関係を示す図。

符号の説明

１遠心機、２フレーム、３ドア、４ヒンジ部、７、第２ブラケット
８第１ガススプリング、９第２ガススプリング１０ロータ室、１１ボウル
１５モータ、１６Ｂシャフト

Claims

外枠及び底部を構成し、上部に開口を有するフレームと、
該フレーム内に配置され、ロータ室を画成するボウルと、
該ボウル内に配置されたロータと、
該フレーム内に配置され該ロータに伝達する駆動力を発生するモータと、
該フレーム上端の支持部を支点として回動し、該開口部を開閉する蓋とを備えた遠心機において、
一端が該蓋に回動可能に支持され、他端が該フレームに回動可能に支持された第１スプリング部材と、
一端が該蓋に回動可能に支持され、他端が該フレームの所定領域内で移動可能に支持された第２スプリング部材と、
該蓋の支持部と該第１スプリング部材の一端との距離は、該蓋の支持部と該第２スプリング部材の一端との距離とは異なることを特徴とする遠心機。
該第２スプリング部材の他端を着座位置と非着座位置との間で移動可能に規制する規制部を備え、
該蓋は、閉状態、半開状態及び全開状態を含む所定の角度範囲内で回動可能であり、
該蓋が該閉状態から該半開状態までの状態にあるときには、該第２スプリング部材の他端は該着座位置に位置し、該蓋が該半開状態から該全開状態までの状態にあるときには、該第２スプリング部材の他端は、該非着座位置に位置することを特徴とする請求項１記載の遠心機。
該第１スプリング部材及び該第２スプリング部材は、略同一のサイズであり、略同一の荷重−ストローク特性を有することを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
該規制部は、凹部状をなすことを特徴とする請求項２に記載の遠心機。
外枠及び底部を構成し、上部に開口を有するフレームと、
該フレーム内に配置され、ロータ室を画成するボウルと、
該ボウル内に配置されたロータと、
該フレーム内に配置され該ロータに伝達する駆動力を発生するモータと、
該フレーム上端の支持部を支点として回動し、該開口部を開閉する蓋とを備えた遠心機において、
一端が該蓋に回動可能に支持され、他端が該フレームに回動可能に支持された第１スプリング部材と、
一端が該蓋に回動可能に支持され、他端が該フレームの所定領域内で移動可能に支持された第２スプリング部材とを備えることを特徴とする遠心機。
外枠及び底部を構成し、上部に開口を有するフレームと、
該フレーム内に配置され、ロータ室を画成するボウルと、
該ボウル内に配置されたロータと、
該フレーム内に配置され該ロータに伝達する駆動力を発生するモータと、
該フレーム上端の支持部を支点として回動し、該開口部を開閉する蓋と、
該フレームに設けられた規制部と、を備えた遠心機において、
一端が該蓋に回動可能に支持され、他端が該フレームに回動可能に支持された第１スプリング部材と、
一端が該蓋に回動可能に支持され、他端が該フレームの所定領域内で移動可能に支持された第２スプリング部材と、
該蓋の支持部と該第１スプリング部材の一端との距離は、該蓋の支持部と該第２スプリング部材の一端との距離と異なるように配置され、
該第２スプリング部材の他端は、該規制部によって、所定領域内で移動可能なように移動規制され、該蓋が閉じようとする蓋閉モーメントと、該第１スプリング部材が蓋を開こうとする第１蓋開モーメントと、該第２スプリング部材が蓋を開こうとする第２蓋開モーメントと、第１蓋開モーメントと第２蓋開モーメントとの合計蓋開モーメントとを所望の関係にすることを特徴とする遠心機。